一种高效防紫外耐磨超疏水棉织物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效防紫外耐磨超疏水棉织物及其制备方法。高效防紫外耐磨超疏水棉织物的制备方法，包括以下步骤：将微米级粒子、纳米级粒子和硅烷偶联剂分散至第一有机溶剂中形成溶液A；将聚二甲基硅氧烷、固化剂和异氰酸酯交联剂分散至第二有机溶剂中形成溶液B；将棉织物浸入溶液A后取出，待其干燥后浸入溶液B中，取出并干燥，得到高效防紫外耐磨超疏水棉织物。本发明专利技术所得棉织物表面表现出良好的超疏水性能，并且有优异的机械和化学稳定性，遭受严酷的外部环境后依然能保持超疏水；此外，超疏水棉织物与原始棉织物相比，紫外线防护性能得到很大提高。能得到很大提高。能得到很大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种高效防紫外耐磨超疏水棉织物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能材料
，尤其是涉及一种高效防紫外耐磨超疏水棉织物及其制备方法。

技术介绍

[0002]水接触角(WCA)大于150
°
的表面定义为超疏水表面，由于其极强的防水性能，在许多领域得到应用例如自清洁、抗结冰、金属防腐、集雾、海洋减和油水分离。通过研究荷叶表面可以使雨滴滚落来除污染物的现象，发现微纳米“乳头”结构和覆盖表面的蜡质物质是这种“自清洁”现象的主要原因。此外，从经典的Wenzel和Cassie
‑
Baxter模型可以看出，粗糙结构和化学成分与表面的疏水性高度相关。根据Wenzel模型，具有分级微纳米结构的粗糙结构可以改善疏水性。而Cassie
‑
Baxter模型进一步说明粗糙结构可以捕获空气，在水和固体表面之间形成气垫，从而导致水滴容易滚落。
[0003]棉织物作为一种天然纤维，由于其舒适、柔软、耐碱、透气、耐洗、吸湿等优点，在工业和家庭中得到了广泛的应用。将棉织物表面改造成超疏水，将进一步扩大其应用。目前有许多典型的制备方法，如喷涂、相分离、逐层自组装、化学气相沉积等。但由于制备工艺复杂、设备昂贵、反应时间长等问题，限制了大规模应用。另外，在实际使用过程中，紫外线往往会穿过织物，与皮肤相互作用，加速皮肤老化，引发各种疾病。因此，有必要将超疏水棉织物与防紫外线材料的优点结合起来，形成多功能织物。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种高效防紫外耐磨超疏水棉织物及其制备方法，解决现有技术中超疏水棉织物制备工艺复杂、不利于大规模应用的技术问题。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种高效防紫外耐磨超疏水棉织物的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将微米级粒子、纳米级粒子和硅烷偶联剂分散至第一有机溶剂中形成溶液A；
[0007]将聚二甲基硅氧烷、固化剂和异氰酸酯交联剂分散至第二有机溶剂中形成溶液B；
[0008]将棉织物浸入溶液A后取出，待其干燥后浸入溶液B中，取出并干燥，得到高效防紫外耐磨超疏水棉织物。
[0009]本专利技术的第二方面提供一种高效防紫外耐磨超疏水棉织物，该高效防紫外耐磨超疏水棉织物通过本专利技术第一方面提供的高效防紫外耐磨超疏水棉织物的制备方法得到。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0011]本专利技术将微米级粒子和纳米级粒子通过硅烷偶联剂的作用固定在棉织物表面，构建独特微纳结构，随后用聚二甲基硅氧烷作为低表面能材料进行修饰，降低改性织物的表面张力，使所得棉织物表面表现出良好的超疏水性能，并且有优异的机械和化学稳定性，遭受严酷的外部环境后依然能保持超疏水；此外，超疏水棉织物与原始棉织物相比，紫外线防护性能得到很大提高，并且对各种油污有良好的分离效果；本专利技术提供的无氟环保的多功
能超疏水棉织物可以在防水、自清洁、抗紫外和油水分离等多个领域均具有很好的应用前景。
[0012]本专利技术的制备方法简单、省时、环保，有利于大规模推广。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例3制备的超疏水棉织物的扫描电子显微镜(SEM)图；
[0014]图2为本专利技术实施例3制备的超疏水棉织物水滴接触角图片；
[0015]图3为本专利技术实施例3制备的超疏水棉织物自清洁性能上的光学图片；
[0016]图4为普通棉织物和本专利技术实施例3制备的超疏水棉织物紫外可见光谱图；
[0017]图5为本专利技术实施例3制备的超疏水棉织物油水分离图片。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]本专利技术的第一方面提供一种高效防紫外耐磨超疏水棉织物的制备方法，包括以下步骤：
[0020]S1、将微米级粒子、纳米级粒子和硅烷偶联剂分散至第一有机溶剂中形成溶液A；
[0021]S2、将聚二甲基硅氧烷、固化剂和异氰酸酯交联剂分散至第二有机溶剂中形成溶液B；
[0022]S3、将棉织物浸入溶液A后取出，待其干燥后浸入溶液B中，取出并干燥，得到高效防紫外耐磨超疏水棉织物。
[0023]本专利技术的步骤S1中，将微米级粒子、纳米级粒子和硅烷偶联剂分散至第一有机溶剂中形成溶液A包括：将微米级粒子和纳米级粒子加入第一有机溶剂中，分散均匀后加入硅烷偶联剂，继续分散均匀后形成溶液A。其中，微米级粒子为微米级二氧化硅、微米级二氧化钛、微米级氧化锌、微米级碳酸钙、微米级硫酸钡、微米级蒙脱土中的至少一种，其粒径范围为0.5～5μm；纳米级粒子为纳米级二氧化硅、纳米级二氧化钛、纳米级氧化锌、纳米级碳酸钙、纳米级硫酸钡、纳米级蒙脱土中的至少一种，其粒径范围为1～10nm；第一有机溶剂为乙醇、异丙醇、正己烷中的至少一种；硅烷偶联剂为γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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氨丙基三甲氧基硅烷、N
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[3
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(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺中的至少一种；微米级粒子和纳米级粒子的质量比为1：0～0：1，进一步为3：1～1：3，更进一步为1:1。溶液A中，纳米级粒子浓度为10～100mg/mL，进一步为10～30mg/mL，更进一步为16mg/ml；硅烷偶联剂的浓度为0.1～10μL/ml，进一步为0.8～2μL/ml，更进一步为1μL/ml。
[0024]本专利技术的步骤S2中，将聚二甲基硅氧烷、固化剂和异氰酸酯交联剂分散至第二有机溶剂中形成溶液B包括：将聚二甲基硅氧烷和固化剂加入第二有机溶剂中，分散均匀后加入异氰酸酯交联剂，继续分散均匀后形成溶液B。其中，第二有机溶剂为乙醇、异丙醇、正己烷中的至少一种；异氰酸酯交联剂为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体中的至少一种；固化剂为本领域常见的聚二甲基硅氧烷用固化剂，在本
专利技术的一些具体实施方式中，聚二甲基硅氧烷和固化剂选自Sylgard184。溶液B中，聚二甲基硅氧烷和固化剂的质量比为(5～20):1，进一步为(8～12):1，更进一步为10:1；聚二甲基硅氧烷的浓度为10～100g/L，进一步为10～20g/L，更进一步为13.5g/L；异氰酸酯交联剂的浓度为0.1～60μL/ml，进一步为0.5～10μL/ml，更进一步为1～5μL/ml，更进一步为1～2μL/ml。
[0025]本专利技术的步骤S3中，将棉织物浸入溶液A前，还包括：通过水和乙醇对棉织物进行清洗，以去除表面的杂质；将棉织物浸泡在溶液A的时间为30～120min，进一步为40～60min，更进一步为50min；将棉织物浸泡在溶液B的时间为0.1～5min，进一步为0.5～2min，更进一步为1min。在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效防紫外耐磨超疏水棉织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将微米级粒子、纳米级粒子和硅烷偶联剂分散至第一有机溶剂中形成溶液A；将聚二甲基硅氧烷、固化剂和异氰酸酯交联剂分散至第二有机溶剂中形成溶液B；将棉织物浸入所述溶液A后取出，待其干燥后浸入所述溶液B中，取出并干燥，得到高效防紫外耐磨超疏水棉织物。2.根据权利要求1所述高效防紫外耐磨超疏水棉织物的制备方法，其特征在于，所述微米级粒子的粒径范围为0.5～5μm；所述纳米级粒子的粒径范围为1～10nm；所述微米级粒子和纳米级粒子的质量比为1：0～0：1。3.根据权利要求2所述高效防紫外耐磨超疏水棉织物的制备方法，其特征在于，所述微米级粒子和纳米级粒子的质量比为3：1～1：3。4.根据权利要求2所述高效防紫外耐磨超疏水棉织物的制备方法，其特征在于，所述微米级粒子和纳米级粒子的质量比为1：1。5.根据权利要求1所述高效防紫外耐磨超疏水棉织物的制备方法，其特征在于，所述微米级粒子为微米级二氧化硅、微米级二氧化钛、微米级氧化锌、微米级碳酸钙、微米级硫酸钡、微米级蒙脱土中的至少一种；所述纳米级粒子为纳米级二氧化硅、纳米级二氧化钛、纳米级氧化锌、纳米级碳酸钙、纳米级硫酸钡、纳米级蒙脱土中的至少一种；所述硅烷偶联剂为γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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氨丙基三甲氧基硅烷、N
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[3
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(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺中的至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚晓，熊政，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：